行业领域

生物与新医药技术,医疗仪器技术、设备与医学专用软件

需求背景

近年来，非侵入式脑机接口技术因无创、便捷的优势，在神经疾病康复（如脑卒中后运动功能训练）、认知科学研究、睡眠监测等领域需求激增，小型无线蓝牙脑机接口“帽子” 作为核心载体，其 “轻量化、小体积、长续航” 成为产品落地关键指标。当前行业面临三大矛盾：一是重量与强度失衡，现有设备多超 40g，轻量化材料（如 ABS 塑料）虽减重但强度不足；二是体积与性能冲突，体积压缩易导致模块间信号串扰，信噪比降至 28dB 以下；三是续航与便携性矛盾，大容量电池延长续航却增加重量与体积，现有设备单次充电续航多≤12 小时，无法满足临床 24 小时监测需求。

目前国内外产品存在明显短板：国外设备（如 BlackrockCereplex）体积超 60cm³、重量超 50g，便携性差；国内产品虽尝试轻量化，但续航多不足 15 小时，且信号质量不稳定。据科技查新，尚未有同时满足 “重量≤30g、体积≤30cm³、续航≥24 小时、信噪比≥35dB” 的无线脑机接口 “帽子” 产品。因此，研发轻量化、小体积、长续航的无线神经采集装置，对推动非侵入式脑机接口产业化、提升我国高端医疗器械竞争力具有关键意义，也符合国家生物医药产业创新发展战略。

需解决的主要技术难题

本研发项目旨在突破小型无线蓝牙脑机接口 “帽子” 的 “轻量化、小体积、长续航” 协同瓶颈，需重点解决以下技术难题：

1. 高强度轻量化材料应用难题：如何研发 “碳纤维 - 聚醚醚酮（PEEK）” 复合外壳材料，在保证外壳抗压强度≥80MPa、抗冲击强度≥50kJ/m² 的前提下，将重量降至 30g 以下，同时控制材料成本增幅≤50%，满足量产需求；

2. 紧凑布局与散热平衡难题：如何采用 3D 堆叠封装技术，将神经采集芯片、无线模块、电池等组件集成于≤30cm³ 空间内，通过仿颅骨曲面布局优化散热路径，使组件工作温度控制在 - 10℃~40℃，避免因散热不良导致的信号串扰（需保持信噪比≥35dB）；

3. 低功耗与长续航协同难题：如何优化低功耗硬件（采用 kick-back reduction 技术的 ADC 芯片，功耗≤5mW）与软件算法（动态休眠机制，空闲时功耗降低 60%），搭配超薄柔性电池（容量≥200mAh，厚度≤2mm），实现单次充电续航≥24 小时，同时兼容无线快充（充电 30 分钟续航≥8 小时）；

4. 佩戴适配与舒适性难题：如何设计可调节头带（适配头围 54~62cm）与轻量化衬垫（重量≤5g），使 “帽子” 整体佩戴压力≤5kPa，避免长时间佩戴导致的头部不适；

5. 性能与便携性平衡难题：如何验证 “重量 - 体积- 续航 - 信号质量” 的协同性能，在满足轻量化、小体积、长续航指标的同时，确保 8 通道神经信号同步采集的稳定性（连续工作故障率＜0.1%）。

期望实现的主要技术目标

a. 轻量化指标：“帽子” 整体重量≤30g（含外壳、组件、头带），外壳材料抗压强度≥80MPa，抗冲击强度≥50kJ/m²；

b. 小体积指标：整体体积≤30cm³，核心组件（采集芯片 + 无线模块 + 电池）封装体积≤15cm³，适配头围54~62cm；

c. 长续航指标：单次充电续航≥24 小时（连续采集模式），无线快充 30 分钟续航≥8 小时，待机功耗≤2mW；

d. 信号采集性能：支持 8 通道同步采集，采样率 500kSPS，信号信噪比≥35dB，通道间串扰≤-60dB；

e. 环境适应性：工作温度 - 10℃~40℃，相对湿度 30%~80%，无冷凝，连续工作故障率＜0.1%；

f. 佩戴舒适性：佩戴压力≤5kPa，长时间佩戴（8 小时）无明显压迫感，头带调节范围≥8cm；

g. 兼容性：兼容低功耗蓝牙 BLE 5.3 协议，支持安卓 10.0+、iOS 14.0 + 移动端及 Windows 10+ PC 端数据接收，传输距离≥15m。